去鉆污及凹蝕是軟硬結(jié)合板數(shù)控鉆孔后,化學(xué)鍍銅或者直接電鍍銅前的一個重要工序,要想剛撓印制電路板實現(xiàn)可靠電氣互連,就必須結(jié)合剛撓印制電路板其特殊的材料構(gòu)成,針對其主體材料聚酰亞胺和丙烯酸不耐強(qiáng)堿性的特性,選用合適的去鉆污及凹蝕技術(shù)。剛撓印制電路板去鉆污及凹蝕技術(shù)分濕法技術(shù)和干法技術(shù)兩種,下面就這兩種技術(shù)與各位同行進(jìn)行共同探討。
剛撓印制電路板濕法去鉆污及凹蝕技術(shù)由以下三個步驟組成:
1、膨松(也叫溶脹處理)。利用醇醚類膨松藥水軟化孔壁基材,破壞高分子結(jié)構(gòu),進(jìn)而增加可被氧化之表面積,以使其氧化作用容易進(jìn)行,一般使用丁基卡必醇使孔壁基材溶脹。
2、氧化。目的是清潔孔壁并調(diào)整孔壁電荷,目前,國內(nèi)傳統(tǒng)用三種方式。
(1)濃硫酸法:由于濃硫酸具有強(qiáng)的氧化性和吸水性,能將絕大部分樹脂碳化并形成溶于水的烷基磺化物而去除,反應(yīng)式如下: CmH2nOn+H2SO4--mC+nH2O除孔壁樹脂鉆污的效果與濃硫酸的濃度、處理時間和溶液的溫度有關(guān)。用于除鉆污的濃硫酸的濃度不得低于86%,室溫下20-40秒,如果要凹蝕,應(yīng)適當(dāng)提高溶液溫度和延長處理時間。濃硫酸只對樹脂起作用,對玻璃纖維無效,采用濃硫酸凹蝕孔壁后,孔壁會有玻璃纖維頭突出,需用氟化物(如氟化氫銨或者氫氟酸)處理。采用氟化物處理突出的玻璃纖維頭時,也應(yīng)該控制工藝條件,防止因玻璃纖維過腐蝕造成芯吸作用,一般工藝過程如下:
H2SO4:10%
NH4HF2:5-10g/l
溫度:30℃ 時間:3-5分鐘
按照此方法對打孔以后的剛-撓印制電路板去鉆污及凹蝕,然后對孔進(jìn)行金屬化,通過金相分析,發(fā)現(xiàn)內(nèi)層鉆污根本沒去徹底,導(dǎo)致銅層與孔壁附著力低下,為此在金相分析做熱應(yīng)力實驗時(288℃,10±1秒),孔壁銅層脫落而導(dǎo)致內(nèi)層斷路。
況且,氟化氫銨或者氫氟酸有巨毒,廢水處理很困難。更主要的是聚酰亞胺在濃硫酸中呈惰性,所以此方法不適應(yīng)剛-撓印制電路板的去鉆污及凹蝕。
(2)鉻酸法:由于鉻酸具有強(qiáng)烈的氧化性,其浸蝕能力強(qiáng),所以它能使孔壁高分子物質(zhì)長鏈斷開,并發(fā)生氧化、磺化作用,于表面生成較多的親水性基團(tuán),如羰基(-C=O)、羥基(-OH)、磺酸基(-SO3H)等,從而提高其親水性,調(diào)整孔壁電荷,并達(dá)到去除孔壁鉆污和凹蝕的目的。一般工藝配方如下:
鉻酐CrO3 : 400 g/l
硫酸H2SO4 :350 g/l
溫度:50-60℃ 時間:10-15min
按照此方法對打孔以后的剛-撓印制電路板去鉆污及凹蝕,然后對孔進(jìn)行金屬化,對金屬化孔進(jìn)行了金相分析和熱應(yīng)力實驗,結(jié)果完全符 合GJB962A-32標(biāo)準(zhǔn)。
所以,鉻酸法也適應(yīng)于剛-撓印制電路板的去鉆污及凹蝕,針對小企業(yè)而言,該方法的確非常適合,簡單易操作,更主要的是成本,但該方法唯一的遺憾是存在有毒物質(zhì)鉻酐。
(3)堿性高錳酸鉀法:目前,很多PCB廠家由于缺少專業(yè)的工藝,仍然沿襲剛性多層印制電路板去鉆污及凹蝕技術(shù)--堿性高錳酸鉀技術(shù)來處理剛-撓印制電路板,通過該方法去除樹脂鉆污后,同時能蝕刻樹脂表面使其表面產(chǎn)生細(xì)小凸凹不平的小坑,以便提高孔壁鍍層與基體的結(jié)合力,在高溫高堿的環(huán)境下,利用高錳酸鉀氧化除去溶脹的樹脂鉆污,該體系對于一般的剛性多層板很湊效,但對于剛-撓印制電路板不適應(yīng),因為剛-撓印制電路板的主體絕緣基材聚酰亞胺不耐堿性,在堿性溶液中要溶脹甚至少部分溶解,更何況是高溫高堿的環(huán)境。如果采用此方法,即使當(dāng)時剛-撓印制電路板沒報廢,也為以后采用該剛-撓印制電路板的設(shè)備的可靠性大打折扣。
3、中和。經(jīng)過氧化處理后的基材必須經(jīng)清洗干凈,防止污染后道工序的活化溶液,為此必須經(jīng)過中和還原工序,根據(jù)氧化方式的不同選用不同的中和還原溶液。
目前,國內(nèi)外流行的干法是等離子體去鉆污及凹蝕技術(shù)。等離子體用于剛-撓印制電路板的生產(chǎn),主要是對孔壁去鉆污和對孔壁表面改性。其反應(yīng)可看著是高度活化狀態(tài)的等離子體與孔壁高分子材料和玻璃纖維發(fā)生的氣、固相化學(xué)反應(yīng),生成的氣體產(chǎn)物和部分未發(fā)生反應(yīng)的粒子被真空泵抽走的過程,是一個動態(tài)的化學(xué)反應(yīng)平衡過程.根據(jù)剛撓印制電路板所用的高分子材料通常選用N2、O2、CF4氣體作為原始?xì)怏w.其中N2起到清潔真空和預(yù)熱的作用。
綜上所述,不管是干法還是濕法,如果針對體系主體材料的特性,選擇合適的方法,都可以達(dá)到剛撓互連母板去鉆污及凹蝕刻的目的。